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摘要：本文简要论述映汶高速公路A12合同段清沙坪左线岷江大桥跨线盖梁施工支架及工字钢横梁设计计算过程。设计采用普通钢管支架上托工字钢横梁，通过对其挠度、刚度、稳定性验算，阐述扣件式钢管支架、工字钢横梁技术在桥梁工程施工过程中的一些具体的应用。
关键词：公路桥 盖梁 预应力 工字钢 支架
1.工程概况
国道213线阿坝州段为进出阿坝州的交通要道，是阿坝州其他十多个县与外界连通的重要通道，同时也是一条国防、经济的保障线。
映汶高速公路清沙坪岷江大桥的设计走向在七盘沟1号桥处两次与213国道交叉。在施工过程中采取切实有效的保通、保安全措施，保证既有道路通行车辆、施工车辆及人员通行安全。
清沙坪左线岷江大桥全长220.9m，上部采用2×30.45m+5×30m预应力砼T梁；下部采用桩柱式墩、重力式台，桩基础。
本桥1#盖梁横跨213线七盘沟1号大桥，盖梁的工程量主要有C40砼：80.33m3，Φ28钢筋3664.2Kg，Φ16钢筋8858.3Kg，φ15.2钢绞线1463Kg。
2.施工方案
盖梁施工工序：搭设支架→测量、放样→钢筋制作、安装→模板安装→混凝土浇筑→拆模、养护。
2.1支架施工
先在钢管支架下方浇筑一个330×150×80cm的C20的混凝土墩子，埋深0.8米。当达到强度的30%时，开始搭设钢管支架。支架采用普通钢管，墩柱内侧纵桥向为7排，横桥向5排，步距120cm。墩柱外侧纵桥向为7排，横桥向3排，步距120cm。管顶采用可调顶托支撑，顶托上先横向安放对焊好的8#槽钢，间距20cm，在上顺桥方向放置一层对焊好的8#槽钢，间距20cm，作为力的分散。墩柱上预留φ100mm的孔洞，穿φ80mm的圆钢，避免圆钢剪性不够，在圆钢下采用抱箍承托，抱箍的连接部分要采用钢板加强。安装好后，吊立安装支撑梁，支撑梁外侧采用两根长度21米I56a工字钢，内侧采用普通钢管支架托三根长度12米I56a的工字钢，工字钢连接处把连接钢板四周满焊在工字钢上。为了使支撑梁稳定性好，在8根工字钢中间用钢筋连接，形成整体。调整好高度后，铺8#槽钢，即可铺设底模板。
2.2支架受力验算
（1）荷载集度q的确定
普通砼重力密度取25KN/m3，跨线盖梁砼体积为80.33m3，则砼总重力为2008.25KN，盖梁长为17m，宽2.7m，工字钢受力间距为10.5m，验算重量为1240.39KN，一条工字钢共同承受荷载，对其中一根工字钢进行验算即可，按常规取1.2的安全系数。
因此荷载集度为：q=1.2G/l/8，经计算得17.72KN/m。
（2）应力验算
拟取I56a工字钢，则E=210000Mpa，Ix=65576cm4，W=2342cm3，施工过程中最不利荷载时假设: 以跨线盖梁立柱形式为例，立柱间距为10.5m；
①工字钢应力验算
σ= M/W≤[σ] 式中：
M─受力弯矩，取最大弯矩Mmax
W─截面模量
[σ]─容许应力，查《钢结构设计规范》得210Mpa。
经计算得Mmax=ql2/5=390.77KN.m
σ= M/W=167Mpa≤[σ]=210Mpa 满足要求。
②挠度验算
施工过程中，挠度最大会发生跨中。
Ymax = 5ql4/(384EI)。式中:
Ymax 为梁跨中的最大挠度(cm)。
q=为均布线荷载(kg/cm)。
E=为工字钢的弹性模量，对于工程用结构钢，E=21000 Mpa。
I=为工字钢的截面慣矩，56a型工字钢为65576cm4。
[f] ─容许挠度，查规范得: 钢结构设计规范
经计算得fmax=20mm，[f]= l/400=26 mm 满足要求。
（3）钢管支架受力验算
根据支架的搭设方案，箱梁底共需搭设立杆70根，计算荷载时架设所有重量共1856362N由以上立杆平均受力，则每根杆需受力33149.3。考虑不利因素的影响，步距按1.2m进行验算。
钢管的回转半径：i= =15.95mm
立杆长细比：λ=L/i=1200/15.95=75.3
根据《建筑施工计算手册》查得轴心受压构件的稳定系数Ф=0.75。
立杆截面积：A=242π-212π=424mm2
查《路桥施工计算手册》钢材设计强度f=205MPa。
[N]= Ф×A×f=0.75×424×205=65190N＞33149.3N
由以上验算数据可知，支架承载力满足要求。
2.3支架预压
为检验支架的整体稳定性及支架基础的实际承载能力，也为了消除地基变形和支架的非弹性变形，并实测跨中变形量，同时也为了合理确定模板标高、设置立模预拱度提供理论依据。
支架预压采用超载预压工艺，通过采用袋装砂和钢筋来实现，荷载为1.2倍的箱梁自重。在预压时要观测三类数据，以分清支架的可恢复弹性变形或不可恢复非弹性变形：一是测试支架底座沉降（测地基沉降量），二是顶板沉降测量（测支架沉降），三是卸载后顶板可恢复量，并用悬线吊铅锤测支架总沉降量及侧位移量（测支架加载后的垂直度）。沉降测量采用高精度水准测量进行，测量时采用多点动态观测以求得经验沉降量（弹性变形部分），作为预调标高时参考。
2.4模板施工
底模、侧模均采用钢模板，铺设在对焊好的间距8#槽钢上，待钢筋安装完成后即可安装侧模。铺设底模时要精确测量底板标高，并综合考虑支架的沉降量和压缩变形量的影响。
侧模和底模采用“帮夹底”拼合，接缝处用海绵条密封，以防漏浆。模板安装完毕后，对其平面位置、顶部标高、接点联系及稳定性进行检查。模板架立的几何尺寸、轴线位置精确可靠、牢固、美观。在砼灌筑时专人检查模板及预埋钢筋的位置和保护层的尺寸，确保其位置正确不发生变形，做到不跑模、不漏浆、不错位。
2.5钢筋及管道安装
钢筋在加工场按设计规格集中加工，然后用平板车运至现场。钢筋严格按照设计图纸进行绑扎，钢筋绑扎时要做到横平竖直、间距均匀、位置准确、尺寸正确。受力钢筋连接接头应设置在内力较小处，错开布置，并应在不小于500mm的接头长度区段内，在受压区接头的截面面积占总截面面积不超过50%。箍筋垂直于盖梁轴线放置。
波纹管的位置严格按照设计图纸给定的预应力钢束坐标定位，各部位的波纹管安装于相邻部位的钢筋绑扎一起进行。波纹管与锚具连接处用胶带密封，以防止在浇筑过程中水泥浆进入波纹管。
2.6混凝土施工
盖梁混凝土标号为 C40砼，混凝土施工前，对现场工作人员进行全面的交底。为保证混凝土外观、几何尺寸，浇筑混凝土前对模板的平整度、垂直度、结构尺寸、支撑加固以及钢筋进行严格的检查。将模板内清理干净。
（1）混凝土的运输
混凝土在我合同段拌合站统一拌制，罐车运输，吊车加料斗入模。
（2）混凝土的浇筑
混凝土要连续灌注，水平分层、一次灌成，每层厚度不超过30cm，上下两层间隔时间：当气温在30摄氏度以下时不得超过1.5h，在30摄氏度以上时不得超过1h。在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。混凝土坍落度严格控制在120-140mm之间。浇筑砼的自由起落高度不得超过1.5m，以免产生离析。混凝土按层厚30cm自下而上分层浇筑，并应边浇筑边振捣。
（3）混凝土的养护
混凝土浇筑完毕后即覆盖塑料薄膜进行养生。拆除模板后采用双层饱水养生法，内层使用饱水材料较强的土工织物洒水后，全面接触包裹在混凝土表面，外侧覆盖塑料薄膜保湿。根据温度情况，实弹洒水，以使混凝土表面保持湿润。养生期不少于7天。
（4）拆模
拆模时间要根据同条件养生试块试验结果正确掌握，防止过早拆模，使混凝土粘再模板造成蜂窝、麻面。
等砼强度达到设计强度后，注意外界的温度，防止混凝土表面温度与气温相差大于20°C使混凝土表面冷却太快而产生收缩裂缝。
拆除侧模时注意防止破坏混凝土棱角和表面，拆除过程中禁止用敲打和强扭的方法进行，吊车拆模时，注意吊点准确，防止因吊点不准确使模板倾斜碰撞混凝土表面。
2.7预应力施工
当梁体混凝土强度达到设计要求的强度后方能进行预应力钢束张拉。预应力张拉必须有技术人员或张拉工长在场值班，操作人员需持证上岗且张拉班组必须固定。
每次张拉均在现场填写原始张拉记录，并请监理工程师当场签字。若发现断丝或滑丝现象，必须撤换钢绞线，重新进行张拉。
张拉程序：0→初应力（0.15σcon）→1σcon（锚固）
张拉完成后，注意检查每索钢绞线断丝、滑移总和是否超过有关规范规定的断丝数；每个张拉横断面断丝、滑移总和不能超过该断面钢丝总数的1%。
2.8压浆及封锚
张拉完成后24h内必须进行压浆。为使孔道压浆的流畅和浆液与孔壁结合良好，压浆前用壓力水冲洗孔道。冲洗后须用空压机吹除孔道内所有积水。压浆所用水泥浆水灰比控制在0.40～0.45之间，水泥浆最小压力为0.5MPa，水泥浆强度等级不小于40Mpa，水泥稠度控制在14～18s之间，此项工作的关键是要保证压浆密度。
水泥浆的水灰比、水泥浆稠度（流动性）和泌水性等各项指标必须达到技术规范要求。拌制的水泥浆必须通过2.5mm×2.5mm的细筛,存放于存浆桶内，低速搅拌，以防沉淀。
3.结论
通过对映汶高速公路A12合同段清沙坪左线岷江大桥跨线盖梁施工支架及工字钢横梁设计校核验算，计算结果证明本设计满足上述的安全使用条件，即通过强度、刚度、稳定性、挠度等验算，并按照构造要求搭设，可以满足施工的使用要求。
参考文献：
《公路桥涵施工技术规范》JTG-TF50-2011 人民交通出版社
《建筑施工计算手册》作者：江正荣 中国建筑工业出版社
《路桥施工计算手册》作者：周水兴 人民交通出版社
《钢结构设计规范》GBJ17-88 中国计划出版社
排版保留作者简介：
1.袁鹏（1983年-）现工作于中国水利水电第七工程局有限公司，助理工程师，从事工程技术管理工作。
2.胡淼（1982年-）现工作于成都市郫县林业和园林管理局，助理工程师，从事市政园林绿化工程设计与管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：公路桥 盖梁 预应力 工字钢 支架
1.工程概况
国道213线阿坝州段为进出阿坝州的交通要道，是阿坝州其他十多个县与外界连通的重要通道，同时也是一条国防、经济的保障线。
映汶高速公路清沙坪岷江大桥的设计走向在七盘沟1号桥处两次与213国道交叉。在施工过程中采取切实有效的保通、保安全措施，保证既有道路通行车辆、施工车辆及人员通行安全。
清沙坪左线岷江大桥全长220.9m，上部采用2×30.45m+5×30m预应力砼T梁；下部采用桩柱式墩、重力式台，桩基础。
本桥1#盖梁横跨213线七盘沟1号大桥，盖梁的工程量主要有C40砼：80.33m3，Φ28钢筋3664.2Kg，Φ16钢筋8858.3Kg，φ15.2钢绞线1463Kg。
2.施工方案
盖梁施工工序：搭设支架→测量、放样→钢筋制作、安装→模板安装→混凝土浇筑→拆模、养护。
2.1支架施工
先在钢管支架下方浇筑一个330×150×80cm的C20的混凝土墩子，埋深0.8米。当达到强度的30%时，开始搭设钢管支架。支架采用普通钢管，墩柱内侧纵桥向为7排，横桥向5排，步距120cm。墩柱外侧纵桥向为7排，横桥向3排，步距120cm。管顶采用可调顶托支撑，顶托上先横向安放对焊好的8#槽钢，间距20cm，在上顺桥方向放置一层对焊好的8#槽钢，间距20cm，作为力的分散。墩柱上预留φ100mm的孔洞，穿φ80mm的圆钢，避免圆钢剪性不够，在圆钢下采用抱箍承托，抱箍的连接部分要采用钢板加强。安装好后，吊立安装支撑梁，支撑梁外侧采用两根长度21米I56a工字钢，内侧采用普通钢管支架托三根长度12米I56a的工字钢，工字钢连接处把连接钢板四周满焊在工字钢上。为了使支撑梁稳定性好，在8根工字钢中间用钢筋连接，形成整体。调整好高度后，铺8#槽钢，即可铺设底模板。
2.2支架受力验算
（1）荷载集度q的确定
普通砼重力密度取25KN/m3，跨线盖梁砼体积为80.33m3，则砼总重力为2008.25KN，盖梁长为17m，宽2.7m，工字钢受力间距为10.5m，验算重量为1240.39KN，一条工字钢共同承受荷载，对其中一根工字钢进行验算即可，按常规取1.2的安全系数。
因此荷载集度为：q=1.2G/l/8，经计算得17.72KN/m。
（2）应力验算
拟取I56a工字钢，则E=210000Mpa，Ix=65576cm4，W=2342cm3，施工过程中最不利荷载时假设: 以跨线盖梁立柱形式为例，立柱间距为10.5m；
①工字钢应力验算
σ= M/W≤[σ] 式中：
M─受力弯矩，取最大弯矩Mmax
W─截面模量
[σ]─容许应力，查《钢结构设计规范》得210Mpa。
经计算得Mmax=ql2/5=390.77KN.m
σ= M/W=167Mpa≤[σ]=210Mpa 满足要求。
②挠度验算
施工过程中，挠度最大会发生跨中。
Ymax = 5ql4/(384EI)。式中:
Ymax 为梁跨中的最大挠度(cm)。
q=为均布线荷载(kg/cm)。
E=为工字钢的弹性模量，对于工程用结构钢，E=21000 Mpa。
I=为工字钢的截面慣矩，56a型工字钢为65576cm4。
[f] ─容许挠度，查规范得: 钢结构设计规范
经计算得fmax=20mm，[f]= l/400=26 mm 满足要求。
（3）钢管支架受力验算
根据支架的搭设方案，箱梁底共需搭设立杆70根，计算荷载时架设所有重量共1856362N由以上立杆平均受力，则每根杆需受力33149.3。考虑不利因素的影响，步距按1.2m进行验算。
钢管的回转半径：i= =15.95mm
立杆长细比：λ=L/i=1200/15.95=75.3
根据《建筑施工计算手册》查得轴心受压构件的稳定系数Ф=0.75。
立杆截面积：A=242π-212π=424mm2
查《路桥施工计算手册》钢材设计强度f=205MPa。
[N]= Ф×A×f=0.75×424×205=65190N＞33149.3N
由以上验算数据可知，支架承载力满足要求。
2.3支架预压
为检验支架的整体稳定性及支架基础的实际承载能力，也为了消除地基变形和支架的非弹性变形，并实测跨中变形量，同时也为了合理确定模板标高、设置立模预拱度提供理论依据。
支架预压采用超载预压工艺，通过采用袋装砂和钢筋来实现，荷载为1.2倍的箱梁自重。在预压时要观测三类数据，以分清支架的可恢复弹性变形或不可恢复非弹性变形：一是测试支架底座沉降（测地基沉降量），二是顶板沉降测量（测支架沉降），三是卸载后顶板可恢复量，并用悬线吊铅锤测支架总沉降量及侧位移量（测支架加载后的垂直度）。沉降测量采用高精度水准测量进行，测量时采用多点动态观测以求得经验沉降量（弹性变形部分），作为预调标高时参考。
2.4模板施工
底模、侧模均采用钢模板，铺设在对焊好的间距8#槽钢上，待钢筋安装完成后即可安装侧模。铺设底模时要精确测量底板标高，并综合考虑支架的沉降量和压缩变形量的影响。
侧模和底模采用“帮夹底”拼合，接缝处用海绵条密封，以防漏浆。模板安装完毕后，对其平面位置、顶部标高、接点联系及稳定性进行检查。模板架立的几何尺寸、轴线位置精确可靠、牢固、美观。在砼灌筑时专人检查模板及预埋钢筋的位置和保护层的尺寸，确保其位置正确不发生变形，做到不跑模、不漏浆、不错位。
2.5钢筋及管道安装
钢筋在加工场按设计规格集中加工，然后用平板车运至现场。钢筋严格按照设计图纸进行绑扎，钢筋绑扎时要做到横平竖直、间距均匀、位置准确、尺寸正确。受力钢筋连接接头应设置在内力较小处，错开布置，并应在不小于500mm的接头长度区段内，在受压区接头的截面面积占总截面面积不超过50%。箍筋垂直于盖梁轴线放置。
波纹管的位置严格按照设计图纸给定的预应力钢束坐标定位，各部位的波纹管安装于相邻部位的钢筋绑扎一起进行。波纹管与锚具连接处用胶带密封，以防止在浇筑过程中水泥浆进入波纹管。
2.6混凝土施工
盖梁混凝土标号为 C40砼，混凝土施工前，对现场工作人员进行全面的交底。为保证混凝土外观、几何尺寸，浇筑混凝土前对模板的平整度、垂直度、结构尺寸、支撑加固以及钢筋进行严格的检查。将模板内清理干净。
（1）混凝土的运输
混凝土在我合同段拌合站统一拌制，罐车运输，吊车加料斗入模。
（2）混凝土的浇筑
混凝土要连续灌注，水平分层、一次灌成，每层厚度不超过30cm，上下两层间隔时间：当气温在30摄氏度以下时不得超过1.5h，在30摄氏度以上时不得超过1h。在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。混凝土坍落度严格控制在120-140mm之间。浇筑砼的自由起落高度不得超过1.5m，以免产生离析。混凝土按层厚30cm自下而上分层浇筑，并应边浇筑边振捣。
（3）混凝土的养护
混凝土浇筑完毕后即覆盖塑料薄膜进行养生。拆除模板后采用双层饱水养生法，内层使用饱水材料较强的土工织物洒水后，全面接触包裹在混凝土表面，外侧覆盖塑料薄膜保湿。根据温度情况，实弹洒水，以使混凝土表面保持湿润。养生期不少于7天。
（4）拆模
拆模时间要根据同条件养生试块试验结果正确掌握，防止过早拆模，使混凝土粘再模板造成蜂窝、麻面。
等砼强度达到设计强度后，注意外界的温度，防止混凝土表面温度与气温相差大于20°C使混凝土表面冷却太快而产生收缩裂缝。
拆除侧模时注意防止破坏混凝土棱角和表面，拆除过程中禁止用敲打和强扭的方法进行，吊车拆模时，注意吊点准确，防止因吊点不准确使模板倾斜碰撞混凝土表面。
2.7预应力施工
当梁体混凝土强度达到设计要求的强度后方能进行预应力钢束张拉。预应力张拉必须有技术人员或张拉工长在场值班，操作人员需持证上岗且张拉班组必须固定。
每次张拉均在现场填写原始张拉记录，并请监理工程师当场签字。若发现断丝或滑丝现象，必须撤换钢绞线，重新进行张拉。
张拉程序：0→初应力（0.15σcon）→1σcon（锚固）
张拉完成后，注意检查每索钢绞线断丝、滑移总和是否超过有关规范规定的断丝数；每个张拉横断面断丝、滑移总和不能超过该断面钢丝总数的1%。
2.8压浆及封锚
张拉完成后24h内必须进行压浆。为使孔道压浆的流畅和浆液与孔壁结合良好，压浆前用壓力水冲洗孔道。冲洗后须用空压机吹除孔道内所有积水。压浆所用水泥浆水灰比控制在0.40～0.45之间，水泥浆最小压力为0.5MPa，水泥浆强度等级不小于40Mpa，水泥稠度控制在14～18s之间，此项工作的关键是要保证压浆密度。
水泥浆的水灰比、水泥浆稠度（流动性）和泌水性等各项指标必须达到技术规范要求。拌制的水泥浆必须通过2.5mm×2.5mm的细筛,存放于存浆桶内，低速搅拌，以防沉淀。
3.结论
通过对映汶高速公路A12合同段清沙坪左线岷江大桥跨线盖梁施工支架及工字钢横梁设计校核验算，计算结果证明本设计满足上述的安全使用条件，即通过强度、刚度、稳定性、挠度等验算，并按照构造要求搭设，可以满足施工的使用要求。
参考文献：
《公路桥涵施工技术规范》JTG-TF50-2011 人民交通出版社
《建筑施工计算手册》作者：江正荣 中国建筑工业出版社
《路桥施工计算手册》作者：周水兴 人民交通出版社
《钢结构设计规范》GBJ17-88 中国计划出版社
排版保留作者简介：
1.袁鹏（1983年-）现工作于中国水利水电第七工程局有限公司，助理工程师，从事工程技术管理工作。
2.胡淼（1982年-）现工作于成都市郫县林业和园林管理局，助理工程师，从事市政园林绿化工程设计与管理工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。